中心議題：

• UC3842的典型應用
• UC3842保護電路的缺陷
• 保護電路的改進

解決方案：

• 基於UC3842的開關電源保護電路的改進方案

引言　

UC3842是美國Unltmde公司生產的一種性能優良的電流控製型脈寬調製芯片，它具有管腳數量少，外圍電路簡單等特點，因而得到了廣泛的應用。但隨著UC3842開關頻率的提高，由它所構成的開關電源的保護電路也出現了很多問題。本文分析了UC3842保護電路的缺陷及改進的方法。　　

1 UC3842的典型應用　　

UC3842的典型應用電路如圖l所示。該電路主要由橋式整流電路
，高頻變壓器

，MOS功率管以及電流型脈寬調製芯片UC3842構成。其工作原理為：220V的交流電經過橋式整流濾波電路後
，得到大約+300V的直流高壓，這一直流電壓被M0S功率管斬波並通過高頻變壓器降壓，變成頻率為幾十kHz的矩形波電壓
，再經過輸出整流濾波，就得到了穩定的直流輸出電壓。其中高頻變壓器的自饋線圈N2中感應的電壓
，經D2整流後所得到的直流電壓被反饋到UC3842內部的誤差放大器並和基準電壓比較得到誤差電壓Vr
，同時在取樣電阻R11上建立的直流電壓也被反饋到UC3842電流測定比較器的同柑輸入端，這個檢測電壓和誤差電壓 
Vt相(xiang)比(bi)較(jiao)，產(chan)生(sheng)脈(mai)衝(chong)寬(kuan)度(du)可(ke)調(tiao)的(de)驅(qu)動(dong)信(xin)號(hao)，用(yong)來(lai)控(kong)製(zhi)開(kai)關(guan)功(gong)率(lv)管(guan)的(de)導(dao)通(tong)和(he)關(guan)斷(duan)時(shi)間(jian)，以(yi)決(jue)定(ding)高(gao)頻(pin)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)通(tong)斷(duan)狀(zhuang)態(tai)，從(cong)而(er)達(da)到(dao)輸(shu)出(chu)穩(wen)壓(ya)的(de)目(mu)的(de)。圖(tu)l中，R5用來限製C8產生的充電峰值電流。考慮到Vi及Vref上的噪聲電壓也會影響輸出的脈衝寬度
，因此，在UC3842的腳7和腳8上分別接有消噪電容C4和C2。R7是MOS功率管的柵極限流電阻。另外，在UC3842的輸入端與地之間，還有34V的穩壓管
，一旦輸入端出現高壓
，該穩壓管就被反向擊穿，將Vi鉗位於34V，保護芯片不致損壞。　　

2 UC3842保護電路的缺陷　　

2.l 過載保護的缺陷　　

當電源過載或輸出短路時，UC3842的保護電路動作，使輸出脈衝的占空比減小，輸出電壓降低

，UC3842的供電電壓也跟著降低，當低到UC3842不能工作時，整個電路關閉，然後通過R6扡始下一次啟動過程。這種保護被稱為“打嗝”式(hiccup)保護。在這種保護狀態下，電源隻工作幾個開關周期

，然後進入很長時間(幾百ms到幾s)deqidongguocheng，yinci，tadepingjungonglvhendi。danshi
，youyubianyaqicunzailougandengyuanyin，youdekaiguandianyuanzaimeigekaiguanzhouqidouyouhengaodekaiguanjianfengdianya

，jishizaizhankongbihenxiaodeqingkuangxia，fuzhugongdiandianyayebunengjiangdaozugoudi
，suoyibunengshixianlixiangdebaohugongneng。　　

2.2過流保護的缺陷　　

UC3842的過流保護功能是通過腳3實現的。當腳3上檢測的電壓高於lV時，就會使UC3842內部的比較器翻轉，將PWMsuocunqizhiling，shimaichongtiaozhiqichuyuguanbizhuangtai
，congershixianledianludeguoliubaohu。youyujiancedianzunengganyingchufengzhidiangandianliu，suoyiziranxingchengzhugemaichongxianliudianlu，zhiyaojiancedianzushangdedianpingdadaolV，脈(mai)寬(kuan)調(tiao)製(zhi)器(qi)立(li)即(ji)關(guan)閉(bi)

，因(yin)此(ci)這(zhe)種(zhong)峰(feng)值(zhi)電(dian)感(gan)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)精(jing)確(que)限(xian)製(zhi)輸(shu)出(chu)的(de)最(zui)大(da)電(dian)流(liu)，使(shi)得(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)中(zhong)的(de)磁(ci)性(xing)元(yuan)件(jian)和(he)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)不(bu)必(bi)設(she)計(ji)較(jiao)大(da)的(de)餘(yu)量(liang)，就(jiu)能(neng)保(bao)證(zheng)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)的(de)工(gong)作(zuo)可(ke)靠(kao)。但(dan)是(shi)
，通(tong)常(chang)我(wo)們(men)采(cai)用(yong)的(de)采(cai)樣(yang)電(dian)阻(zu)都(dou)是(shi)金(jin)屬(shu)膜(mo)或(huo)氧(yang)化(hua)膜(mo)電(dian)阻(zu)，這(zhe)種(zhong)電(dian)阻(zu)是(shi)有(you)感(gan)的(de)
，當(dang)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)取(qu)樣(yang)電(dian)阻(zu)時(shi)
，就(jiu)會(hui)感(gan)生(sheng)一(yi)定(ding)的(de)感(gan)性(xing)電(dian)壓(ya)。這(zhe)個(ge)電(dian)感(gan)分(fen)量(liang)在(zai)高(gao)頻(pin)時(shi)呈(cheng)現(xian)的(de)阻(zu)抗(kang)會(hui)很(hen)大(da)，因(yin)此(ci)它(ta)將(jiang)消(xiao)耗(hao)很(hen)大(da)的(de)功(gong)率(lv)。隨(sui)著(zhe)頻(pin)率(lv)的(de)增(zeng)加(jia)，流(liu)過(guo)取(qu)樣(yang)電(dian)阻(zu)的(de)電(dian)流(liu)有(you)可(ke)能(neng)在(zai)下(xia)一(yi)個(ge)振(zhen)蕩(dang)周(zhou)期(qi)到(dao)來(lai)之(zhi)前(qian)還(hai)沒(mei)放(fang)完(wan)，取(qu)樣(yang)電(dian)阻(zu)承(cheng)受(shou)的(de)電(dian)流(liu)將(jiang)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)，這(zhe)樣(yang)將(jiang)會(hui)引(yin)起(qi)UC3842的誤操作，甚至會引起炸機。因此，UC3842的這種過流保護功能有時難以起到很好的保護作用
，存在著一定的缺陷。　　
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2.3電路穩定性的缺陷　　

在圖l所示的電路中
，當電源的占空比大於50％，或變壓器工作在連續電流條件下時
，整個電路就會產生分諧波振蕩，引起電源輸出的不穩定。圖2表示了變壓器中電感電流的變化過程。沒在t0時刻，開關開始導通，使電感電流以斜率m1上升，該斜率是輸入電壓除以電感的函數。t1時刻，電流取樣輸入達到由控製電壓建立的門限，這導致開關斷開
，電流以斜率m2衰減，直至下一個振蕩周期。如果此時有一個擾動加到控製電壓上，那麼它將產生一個△I
，這樣我們就會發現電路存在著不穩定的情況，即在一個固定的振蕩器周期內，電流衰減時閘減少，最小電流開關接通時刻t2上升了△I+△Im2/m1
，最小電流在下一個周期t3減小到(△I+△Im2/m4)(m2/m1)，在每一個後續周期
，該擾動m2／m1被相乘，在開關接通時交替增加和減小電感電流，也許需要幾個振蕩器周期才能使電感電流為零，使過程重新開始，如果m2／m1大於l，將會不穩定。因此

，圖l所示的電路在某狀態下存在著一定的失穩隱患。　　

3 保護電路的改進　　

針對上述分析
，改進電路如圖3所示
，該電路具有以下特點。 　　

1)通過在UC3842的采樣電壓處接入一個射極跟隨器
，從而在控製電壓上增加了一個與脈寬調製時鍾同步的人為斜坡
，它可以在後續的周期內將△I擾動減小到零。因此，即使係統工作在占空比大於50％或連續的電感電流條件下，係統也不會出現不穩定的情況。不過該補償斜坡的斜率必須等於或略大於m2／2


，係統才能具有真正的穩定性。　　

2）取(qu)樣(yang)電(dian)阻(zu)改(gai)用(yong)無(wu)感(gan)電(dian)阻(zu)。無(wu)感(gan)電(dian)阻(zu)是(shi)一(yi)種(zhong)雙(shuang)線(xian)並(bing)繞(rao)的(de)繞(rao)線(xian)電(dian)阻(zu)，其(qi)精(jing)度(du)高(gao)且(qie)容(rong)易(yi)做(zuo)到(dao)大(da)功(gong)率(lv)。采(cai)用(yong)無(wu)感(gan)電(dian)阻(zu)後(hou)

，其(qi)阻(zu)抗(kang)不(bu)會(hui)隨(sui)著(zhe)頻(pin)率(lv)的(de)增(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)加(jia)。這(zhe)樣(yang)，即(ji)使(shi)在(zai)高(gao)頻(pin)情(qing)況(kuang)下(xia)取(qu)樣(yang)電(dian)阻(zu)所(suo)消(xiao)耗(hao)的(de)功(gong)率(lv)也(ye)不(bu)會(hui)超(chao)過(guo)它(ta)的(de)標(biao)稱(cheng)功(gong)率(lv)，因(yin)此(ci)也(ye)就(jiu)不(bu)會(hui)出(chu)現(xian)炸(zha)機(ji)現(xian)象(xiang)。　　

3)反饋電路改用TL43l加光耦來控製。我們都知道放大器用作信號傳輸時都需要傳輸時間，並不是輸出與輸入同時建立。如果把反饋信號接到UC3842的電壓反饋端，則反饋信號需連續通過兩個高增益誤差放大器，傳輸時間增長。由於TL431本身就是一個高增益的誤差放大器
，因此，在圖3中直接采用腳1做反饋，從UC3842的腳8(基準電壓腳)拉了一個電阻到腳l，腳2通過R18接地。這樣做的好處是

，跳過了UC3842的內部放大器，從而把反饋信號的傳輸時間縮短了一半，使電源的動態響應變快。另外，直接控製UC3842的腳l還可簡化係統的頻率補償以及輸出功率小等問題。　　

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4 實驗結果　

圖4給出了UC3842檢測電阻的電壓波形和采樣信號波形。從圖4中(zhong)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)
，經(jing)過(guo)改(gai)進(jin)後(hou)的(de)電(dian)路(lu)，其(qi)采(cai)樣(yang)信(xin)號(hao)的(de)波(bo)形(xing)緊(jin)緊(jin)跟(gen)隨(sui)檢(jian)測(ce)電(dian)阻(zu)的(de)電(dian)壓(ya)波(bo)形(xing)，沒(mei)有(you)出(chu)現(xian)非(fei)常(chang)大(da)的(de)尖(jian)峰(feng)電(dian)壓(ya)。因(yin)此(ci)，該(gai)電(dian)路(lu)能(neng)有(you)效(xiao)避(bi)免(mian)因(yin)變(bian)壓(ya)器(qi)漏(lou)感(gan)等(deng)異(yi)常(chang)幹(gan)擾(rao)引(yin)起(qi)的(de)電(dian)源(yuan)誤(wu)操(cao)作(zuo)的(de)問(wen)題(ti)，也(ye)能(neng)有(you)效(xiao)避(bi)免(mian)因(yin)電(dian)源(yuan)占(zhan)空(kong)比(bi)過(guo)大(da)而(er)引(yin)起(qi)的(de)係(xi)統(tong)不(bu)穩(wen)定(ding)的(de)問(wen)題(ti)。 　　

5 結語    　

UC3842是(shi)一(yi)種(zhong)性(xing)能(neng)優(you)良(liang)的(de)電(dian)流(liu)控(kong)製(zhi)型(xing)脈(mai)寬(kuan)調(tiao)製(zhi)器(qi)，但(dan)在(zai)實(shi)際(ji)的(de)應(ying)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)，它(ta)的(de)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)存(cun)在(zai)著(zhe)一(yi)定(ding)的(de)缺(que)陷(xian)
，因(yin)此(ci)，在(zai)電(dian)源(yuan)的(de)設(she)計(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)
，必(bi)須(xu)對(dui)其(qi)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)進(jin)行(xing)改(gai)進(jin)。實(shi)驗(yan)證(zheng)明(ming)

，經(jing)過(guo)改(gai)進(jin)後(hou)的(de)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)使(shi)係(xi)統(tong)性(xing)能(neng)更(geng)加(jia)穩(wen)定(ding)可(ke)靠(kao).